Zachowanie energii a pęd | Zachowanie pędu a ochrona energii
Zachowanie energii i zachowanie pędu to dwa ważne tematy poruszane w fizyce. Te podstawowe pojęcia odgrywają ważną rolę w dziedzinach takich jak astronomia, termodynamika, chemia, nauka jądrowa, a nawet systemy mechaniczne. Aby osiągnąć sukces w tych dziedzinach, niezbędne jest jasne zrozumienie tych tematów. W tym artykule omówimy, czym jest zachowanie energii i zachowanie pędu, ich definicje, zastosowania tych dwóch tematów, podobieństwa i wreszcie różnica między zachowaniem pędu a zachowaniem energii
Oszczędność energii
Oszczędzanie energii to pojęcie omawiane w ramach mechaniki klasycznej. Oznacza to, że całkowita ilość energii w izolowanym systemie jest zachowana. Nie jest to jednak do końca prawda. Aby w pełni zrozumieć to pojęcie, należy najpierw zrozumieć pojęcie energii i masy. Energia to pojęcie nieintuicyjne. Termin „energia” pochodzi od greckiego słowa „energeia”, które oznacza działanie lub działanie. W tym sensie energia jest mechanizmem działania. Energia nie jest wielkością bezpośrednio obserwowalną. Można go jednak obliczyć, mierząc właściwości zewnętrzne. Energię można znaleźć w wielu formach. Energia kinetyczna, energia cieplna i energia potencjalna to tylko niektóre z nich. Uważano, że energia jest zachowaną właściwością we wszechświecie, dopóki nie opracowano specjalnej teorii względności. Obserwacje reakcji jądrowych wykazały, że energia układu izolowanego nie jest zachowana. W rzeczywistości jest to połączona energia i masa, która jest zachowywana w izolowanym systemie. Dzieje się tak, ponieważ energia i masa są wymienne. Jest to bardzo znane równanie E=m c2, gdzie E to energia, m to masa, a c to prędkość światła.
Zachowanie pędu
Pęd to bardzo ważna właściwość poruszającego się obiektu. Pęd obiektu jest równy masie obiektu pomnożonej przez prędkość obiektu. Ponieważ masa jest skalarem, pęd jest również wektorem, który ma ten sam kierunek co prędkość. Jednym z najważniejszych praw dotyczących pędu jest druga zasada dynamiki Newtona. Stwierdza, że siła wypadkowa działająca na obiekt jest równa szybkości zmiany pędu. Ponieważ masa jest stała w mechanice nierelatywistycznej, szybkość zmiany pędu jest równa masie pomnożonej przez przyspieszenie obiektu. Najważniejszym wyprowadzeniem z tego prawa jest teoria zachowania pędu. Oznacza to, że jeśli siła wypadkowa w układzie wynosi zero, całkowity pęd układu pozostaje stały. Pęd jest zachowany nawet w skalach relatywistycznych. Momentum ma dwie różne formy. Moment liniowy to pęd odpowiadający ruchom liniowym, a moment pędu to pęd odpowiadający ruchom kątowym. Obie te ilości są zachowane zgodnie z powyższymi kryteriami.
Jaka jest różnica między zachowaniem pędu a zachowaniem energii?
• Oszczędzanie energii jest prawdziwe tylko w skalach nierelatywistycznych i pod warunkiem, że nie zachodzą reakcje jądrowe. Pęd, zarówno liniowy, jak i kątowy, jest zachowywany nawet w warunkach relatywistycznych.
• Oszczędzanie energii jest zachowaniem skalarnym; dlatego podczas wykonywania obliczeń należy wziąć pod uwagę całkowitą ilość energii. Pęd jest wektorem. Dlatego zachowanie pędu jest traktowane jako zachowanie kierunkowe. Tylko pęd na rozważanym kierunku ma wpływ na zachowanie.
